Adverteren op deze site voor 20€ per maand... ... en u krijgt een "organische" link naar uw site
Schematische voorstelling
Bubble pump In de praktijk
Als je deze pagina leest, ben je waarschijnlijk de bezitter van een absorptiekoelkast. Koelkast dat je in een camper of mobilhome gebruikt. Dan heb ik goed nieuws voor jou: op deze pagina kan je informatie vinden over een laadautomaat voor de leefbatterij. De schakeling zorgt ervoor dat de leefbatterij opgeladen wordt zonder de startbatterij te ontladen. De schakeling gebruikt het overschot aan stroom dat de alternator levert, maar dat niet gebruikt wordt door de (geladen) startbatterij.

Het toverwoord is hier partiële druk. Bij een bepaalde vaste druk is de partiële druk van een gas hoger als het gas zuiver is. Als het gas gemengd wordt met een ander gaz (met behoud van de totale druk), dan daalt zijn bijdrage tot de totale druk. Het is alsof er minder druk aanwezig is.

Als ammoniakvloeistof in contact komt met waterstofgas, dan zakt de partiële druk van het aanwezige ammoniakgas (het is alsof er een onderdruk ontstaat) en het ammoniak verdampt waardoor er warmte aan de omgeving onttrokken wordt.

Het effekt van de partiële druk is min of meer aanwezig naargelang de gascombinaties, maar is zeer sterk aanwezig in geval van waterstofgas, dat uit zeer lichte moleculen bestaat, en dus het verdampen van het ammoniak niet verhindert.

Bij een absorptiekoelkast blijft de druk constant in het volledig circuit. De druk is redelijk hoog: dit is noodzakelijk om het ammoniakgas (NH₃) vloeibaar te krijgen. Daarom zijn de leidingen ook dikker dan bij een conventionele koelkast.

Een absorptiekoelkast werkt met drie chemische produkten: waterstofgas, water en ammoniak. Een kleine hoeveelheid natriumchromaat Na₂CrO₄ dient om corrosie tegen te gaan maar speelt geen rol bij de koeling.

In de boiler (1) wordt een ammoniakoplossing in water opgewarmd tot ongeveer 180°C. Zuivere ammoniak verdampt uit de oplossing. Door het koken wordt ook een deel van de ammoniakoplossing meegenomen (in feite een zeer verdunde oplossing, want door de warmte verdampt nagenoeg alle ammoniak uit de oplossing).

Het water condenseert in de scheider (2) en valt terug in de boiler. De temperatuur bedraagt hier ongeveer 110° en door de hoge druk wordt al het water weer vloeibaar. De boiler heeft een speciale constructie: een dunne kookbuis in het midden (bubbelpomp) en een siphon aan de buitenkant. Het kokende ammoniakgas neemt water mee dat in de siphon terugvalt, waardoor het water naar de absorber (5) gestuwd wordt via leiding 7. Dit is goed zichtbaar op de schematische voorstelling van de bubbelpomp.

In de condenser (3) wordt het hete ammoniakgas gekoeld en gaat het terug over naar de vloeibare fase. In de verdamper (4) komt het ammoniak in contact met waterstofgas. De partieële druk van het aanwezige ammoniakgas zakt (∗), waardoor het ammoniak gaat verdampen. Dit veroorzaakt de koeling.

Het ammoniakgas (met waterstofgas) passeert een reservoir (6) en komt terecht in de absorber (5) waar het in contact komt met water dat naar beneden druppelt (aangevoerd via leiding 7). Ammoniakgas lost op in het water en men bekomt opnieuw een geconcentreerde ammoniakoplossing dat via het reservoir naar de boiler stroomt. Het water dat in de absorber druppelt is ondertussen goed afgekoeld, waardoor het meer gas kan opnemen.

Boven de absorber is er enkel nog waterstofgas over, dat opnieuw gebruikt kan worden in de verdamper. De absorptie (oplossing) van ammoniak in het water zorgt ervoor dat de partiële druk in de verdamper laag blijft.

∗: lees het gedeelte over de fysica van een koelkast. De moleculen waterstofgas zijn zeer licht en bieden geen weerstand als de zware moleculen amoniak uit het vloeistof ontsnappen: het is alsof er een veel lagere druk boven het vloeistof heerst, en dit bevordert de verdamping. Men zegt dat de partiële druk lager geworden is.

Rechtsboven is er een belangrijk onderdeeltje, namelijk een soort waterslot (op^ammoniak) die ervoor zorgt dat als de frigo in werking alle waterstofgas verdreven wordt uit het kookgedeelte en niet kan terugkeren.

Een russische absorptiekoelkast werkt op dezelfde manier, maar de opbouw is wat eenvoudiger.

Een paar opmerkingen in verband met deze absorpsiekoelkasten:

• Er moet een hele circulatie op gang komen (energie van de verdamping en zwaartekracht): daarom koelt het toestel pas na 30 minuten. Als de absorber warm wordt (5 op de figuren), dan is de reaktie aan de gang (absorptie produceert warmte).

• Als warmtebron kan men zowel electriciteit of een gasvuurtje gebruiken. Bij gasverwarming is het rendement hoger dan met een generator (brandstof drijft een stroomaggregaat aan en de stroom wordt gebruikt om een compressiekoelkast aan te drijven). Het rendement van een absorptiekoelkast (als die met electriciteit gestookt wordt) is echter lager dan die van een compressorkoelkast (continu-verbruik ongeveer 50W, bij een compressorkoelkast is het gemiddeld verbruik ongeveer 30W).

• Wegens de natuurlijke circulatie is het koelvermogen beperkt. Koelkasten voor huishoudelijk gebruik zullen nooit het label **** halen. De minimale temperatuur is ongeveer -15°C. Meer stoken helpt niet, want dan is de scheiding van ammoniak en water niet meer zo perfekt en daalt het rendement.

Lees ook:

• Het herstellen van een absorptiekoelkast
• Het rendement van een absorptiekoelkast verhogen

Het grafiek rechts toont ons het temperatuurverschil (delta) en de temperatuur in de verdamper volgens de omgevingstemperatuur. De groene curve is voor de werking op gaz en de blauwe curve op electriciteit (12V). De werking is krachtiger op gas en produceert meer koude bij lagere buitentemperaturen. De werking op electriciteit is meer doeltreffend als de omgevingstemperatuur wat hoger is. De curve op gas is gemeten met de kraan maximaal open (grote vlam). Met een kleine vlam komt de werking overeen met die op 12V. De werking op netspanning (weerstand op 220V) zit tussen de twee.

De temperatuur achteraan de frigo is meestal hoger dan de omgevingstemperatuur, vooral bij een werking op gas. De grafiek is getekend voor een frigo in perfecte staat met een voldoende luchtcirculatie zodat er geen noemenswaardige temperatuursverhoging is.

Het procédé werd door Baltzar von Platen en Carl Munters uitgevonden. In 1923 begon begon de fabrikage van de eerste koelkasten door AB Artic, dat overgenomen werd door Electrolux in 1925.

Ook Einstein had een dergelijke koelsysteem ontworpen. Hier wordt ammoniak, water en butaangas gebruikt. Het patent werd door Electrolux gekocht om zijn eigen technologie te beschermen.

Webasto fabriceert verschillende soorten koelkasten voor gebruik in vrachtwagen, camping cars en pleziervaartuigen. Deze toestellen werken op 12/24V of op 110/220V (marine-toepassingen). De koelkasten zijn aangepast aan deze specifieke toepassingen:

• De koelkasten zijn uitgerust met een intelligent systeem die de compressor automatisch sneller doet draaien als de spanning hoger is (een teken dat de batterijen opgeladen worden omdat de hoofdmotor draait of er is een externe voedingsbron aangesloten). Er wordt extra koude opgeslagen in een koelplaat en in het voedsel. Als het systeem opnieuw op batterijen werkt, dan start de motor pas als de temperatuur opnieuw gestegen is.

• De motor heeft een slow start (geen stroompieken) en een variabel toerental. De compressor draait altijd aan de meest economische snelheid om de koude te handhaven. Eenzelfde systeem wordt in de betere aircos gebruikt (Daikin met inverter technologie).

• De motor is kleiner maar kan sneller draaien dankzij de frekwentieregelaar. De motor maakt minder lawaai dan de motor van een normale koelkast, de motor maakt zelfs minder lawaai dan de computerventilatoren die bijgeplaatst worden bij absorptiekoelkasten.

Het verbruik voor een compressorkoelkast van normale afmetingen (80cm hoog, 52 breed en 50 diep) bedraagt 400Wh/24uur (gemiddeld 16.7Wh). Dit verbruik kan gehalveerd worden als er extra koude opgeslagen wordt als de batterij bijgeladen wordt. Je hebt een batterij nodig van 80Ah/12V (deep cycle type). Als je dagelijks de batterij bijlaadt wordt die slechts 45% ontladen. Maar het is natuurlijk beter een moderne lithium-ijzer-fosfaat batterij te gebruiken die volledig ontladen mag worden.

Een kleinere koelkast (hoogte 50cm) heeft een verbruik van 270W/24u. DE metingen worden uitgevoerd met een binnentemperatuur van 5° en een buitentemperatuur van 25°C. Een diepvriezer heeft een verbruik van 450W/24u bij een binnentemperatuur van -18°C. De kleinste versies (box of lade met bovenlading en 15 liter capaciteit) verbruiken 150W/24u.

De binnenverlichting is door middel van witte leds die geen warmte produceren. De koelkasten zijn uitgerust met een instelbare batterijbescherming en een SUPER instelling om snel het voedsel te koelen.

Datalogs rechts: de absorpsiekielkast begint pas te koelen na 20 minuten, dan koelt hij met in het beste geval een halve graad per minuut. Na een uur is de temperatuiur met14° gezakt en er is nog een uur nodig om 5° te winnen. Het is pas na 4h30 dat men negatieve temperaturen haalt in het vriesvak (tengen dan is alles al lang gesmolten).

Als men na 5h25 de deur open doet stijgt de temperatuur met 1.3° en het duurt weer uren om de temperatuur negatief te krijgen nadat er een halve literfles in de frige geplaatst werd.